[发明专利]基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统

权利要求书

1.一种基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统，其特征在于，包括：空间核反应堆、布雷顿热电转换子系统、热排散子系统、循环工质储供子系统、反应堆辅助散热子系统、电推进子系统和电负载子系统；

空间核反应堆通过内部加热管路提高布雷顿热电转换子系统循环工质温度，热电转换子系统中的涡轮将高温高压的循环工质热能转换为轴功率，部分轴功率用于驱动压气机完成工质循环增压，盈余轴功率驱动发电机输出电能；布雷顿热电转换子系统通过管道一、管道二、线缆一、线缆二分别与热排散子系统、循环工质储供子系统、电推进子系统连接、电负载子系统连接；

所述空间核反应堆为兆瓦级的小型空间堆，以氦气或者氦氙混合气体作为载热剂将反应堆内部热量导出；

所述的布雷顿热电转换子系统，采用氦氙混合气体作为循环工质，包括加热管、涡轮、压气机、发电机、回热器、冷却器、旁通阀、温度传感器、压力传感器和转速传感器；

所述的涡轮包含轴流式、向心式涡轮在内的单级或者多级涡轮，所述的压气机包含轴流式、离心式压气机在内的单级或者多级压气机，所述的发电机具备电动机和发电机两种工作模式的启发一体发电机，所述的涡轮、压气机、电机采用同轴的配置方式，所述的回热器包括气-气换热器，所述的冷却器包括气-液换热器，所述的旁通阀通过电机驱动控制开度的阀门，所述的加热管位于所述的空间核反应堆内用于加热循环工质的管路。

2.根据权利要求1所述的基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统，其特征在于，所述的热排散子系统，包括辐射散热器和循环泵；

所述的辐射散热器包括热管式、流体回路式或者液滴式散热器，所述的循环泵用于驱动冷却液在所述的布雷顿热电转换系统中的冷却器和所述的辐射散热器内完成换热循环。

3.根据权利要求1所述的基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统，其特征在于，所述的循环工质储供子系统，包括：高压气瓶、电爆阀、充气电磁阀、减压器、充气单向阀、抽气电磁阀、抽气机和抽气单向阀；

所述的高压气瓶内部充有氦氙混合气体，所述的抽气机包括离心式或者容积式压气机。

4.根据权利要求1所述的基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统，其特征在于，所述的反应堆辅助散热子系统，包括：冷却管路、氦气气瓶、氦气电爆阀、氦气电磁阀、氦气压气机和气体散热器；

所述的氦气气瓶中的氦气用于所述的反应堆辅助散热子系统冷却剂，所述的氦气压气机包括离心式或者容积式压气机，所述的气体散热器包括氦气辐射散热器。

5.根据权利要求1所述的基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统，其特征在于，所述的电推进子系统，包括：氙气气瓶和电推力器；

所述的电推力器为高电压直驱式电推力器。

6.根据权利要求1所述的基于闭式布雷顿循环的空间大功率核动力系统，其特征在于，所述的电负载子系统，包括：电压转换器和负载模块；

所述的电压转换器将发电机端高电压转换为负载所需的电压。